CN111089546A - 一种非接触式测量圆柱度仪器及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于测量设备技术领域，公开了一种非接触式测量圆柱度仪器及测量方法，通过1号步进电机旋转带动同步带进而带动激光位移传感器沿直线导轨移动；并同步记录激光位移传感器的激光位移数据，对记录的激光位移传感器的数据进行融合出第一测量点的截面轮廓点云；2号步进电机旋转带动同步带进而带动测量架移动到第二测量点、第三测量点；将三个截面的点云连线，判断三点是否在一条直线上，得到被测工件的圆柱度。本发明采用测量仪器运动的方式来进行测量，避免了对大型工件测量时的不易移动的问题；测量速度加快，只需在工件的三个截面进行测量；该装置结构简单，可适应不同尺寸的工件的测量。
Description
技术领域
本发明属于测量设备技术领域，尤其涉及一种非接触式测量圆柱度仪器及测量方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：圆柱度是指任意垂直截面最大尺寸与最小尺寸差为圆柱度，圆柱度误差包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差。圆柱度的公差带是两同轴圆柱面间的区域，该两同轴圆柱面间的径向距离即为公差值。现有测量圆柱度的方法有两点法、三点法、三坐标测量法等。
两点法：测出各给定横截面内零件回转一周过程指示表的最大示值与最小示值的一半作为圆柱度误差值。三点法：测出各给定横截面内零件回转一周过程指示表的最大示值与最小示值的一半作为圆柱度误差值。三坐标测量法：在三坐标测量机上按要求测量被测零件各横截面轮廓各测点的坐标值，再利用相应的计算机软件计算圆柱度误差值。
现有的圆柱都测量法，都是通过旋转被测工件，测量工具固定的方式来测量的。对于大尺寸的工件测量就显得尤为不方便，还有在旋转被测工件时的轴线跳动会影响测量的精度。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有的圆柱都测量法对于大尺寸的工件测量就显得尤为不方便，还有在旋转被测工件时的轴线跳动会影响测量的精度。
解决上述技术问题的意义：本发明使工件圆度测量简单化，智能化；对工件的测量速度加快。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非接触式测量圆柱度仪器及测量方法。
本发明是这样实现的，一种非接触式测量圆柱度仪器的测量方法，包括：
步骤一，激光位移传感器测量工件表面与测量框架的距离，通过1号步进电机旋转带动同步带进而带动激光位移传感器沿直线导轨移动；并同步记录激光位移传感器的激光位移数据，对记录的激光位移传感器的数据进行融合出第一测量点的截面轮廓点云；
步骤二，如图2所示，2号步进电机旋转带动同步带进而带动测量架移动到第二测量点，重复步骤一上述测量动作得出第二测量点的截面轮廓点云；
步骤三，移动测量架到第三测量点重复步骤二测量动作得出第三测量点的截面轮廓点云；
步骤四，在测量完第一测量点、第二测量点、第三测量点后，将三个截面的点云连线，判断三点是否在一条直线上，不在一条直线判断误差是否大于0.5mm，若大于则舍弃，小于则进行拟合。
步骤一中，通过1号步进电机带动直线导轨的滑块，使四个激光位移传感器进行直线运动，并同步记录四个激光位移的数据，对记录的四个激光位移数据进行点云合成，得到第一测量点圆柱体的截面图形。
步骤三中，第一测量点～第三测量点的间距最小2mm。
步骤四中，三个界面的点云连接完成后得到测量模型(如图4)，对所述测量模型其中一条直线的中点进行做法面，将模型沿法面截开得出的轮廓点云，为被测工件的准确截面，对得到的截面轮廓进行求圆柱度得到工件的圆柱度。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述非接触式测量圆柱度仪器的测量方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述非接触式测量圆柱度仪器的测量方法。
本发明的另一目的在于提供一种非接触式测量圆柱度仪器设置有由直线导轨组成的测量架；
导轨滑块，活动安装在所述测量架的直线导轨上；
激光位移传感器，固定安装在所述导轨滑块上。
进一步，所述测量架的框内位置放置有被测工件。
进一步，所述测量架上设置有位置不同的第一测量点、第二测量点和第三测量点。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：(1)该装置采用激光位移传感器作为测距传感器，不需要与工件进行直接接触。
(2)该装置采用测量仪器运动的方式来进行测量，避免了对大型工件测量时的不易移动的问题。测量速度加快，只需在工件的三个截面进行测量。
(3)该装置只需在工件的三个截面进行测量，即可计算出被测工件的圆柱度，测量速度加快。
(4)该装置测量时无需保证工件垂直于测量架可以有小于45度的夹角，使测量操作简单化。
(5)该装置结构简单，可适应不同尺寸的工件的测量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的非接触测量圆柱度仪器的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的非接触测量圆柱度仪器测量点测量原理示意图
图3是本发明实施例提供的移动测量架测量点位置示意图。
图4是本发明实施例提供的测量得出的模型。
图5是本发明实施例提供的非接触测量圆柱度仪器的结构示意图侧视图。
图中：1、直线导轨；2、第一激光位移传感器；3、导轨滑块；4、第二激光位移传感器；5、被测工件；6、第四激光位移传感器；7、第三激光位移传感器；8、1号步进电机；9、同步轮；10、同步带；11、同步带支撑轮；12、2号步进电机；13、测量架支撑件；14、第一测量点；15、第二测量点；16、第三测量点；17、截开法面；18、底座支架；19、测量架。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
现有的圆柱都测量法对于大尺寸的工件测量就显得尤为不方便，还有在旋转被测工件时的轴线跳动会影响测量的精度。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非接触式测量圆柱度仪器及测量方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的非接触测量圆柱度仪器包括：直线导轨1、第一激光位移传感器2、导轨滑块3、第二激光位移传感器4、被测工件5、第四激光位移传感器6、第三激光位移传感器7、1号步进电机8、同步轮9、同步带10、同步带支撑轮11、2号步进电机12、测量架支撑件13、第一第一测量点4、第二第一测量点5、第三测量点16、截开法面17、底座支架18、测量架19。
被测工件5搁置在测量架19框内。
第一激光位移传感器2、第二激光位移传感器4、第四激光位移传感器6、第三激光位移传感器7通过激光传感器支架固定在导轨滑块3上，导轨滑块3可以在直线导轨1上沿导轨直线运动。直线导轨1固定在铝型材上组成测量架19。四个导轨滑块通过同步带10连接在一起，同步轮9位于同步带10下部；通过1号步进电机8带动做直线运动。测量架19通过测量架支撑件13连接在导轨滑块上，导轨滑块3安装在固定在底座支架18上的直线导轨上，通过同步带接2号步进电机12，2号步进电机带动测量架直线运动。
其中，四个导轨滑块、四个激光位移传感器支架、四个激光位移传感器与1号步进电机使用同步带连接在一起，步进电机旋转带动同步带运动，从而带动激光位移传感器直线运动。
以及测量架组成。测量时，通过步进电机的运动通过主控板给步进电机驱动器发送使能信号、转向信号以及步进脉冲，步进电机驱动器接收到信号后，控制步进电机定子线圈通电顺序以及通电速度使其转动。从而带动四个激光位移传感器进行直线运动，在直线运动的同时记录四个激光位移的数据，对记录的数据进行点云合成，即可得到圆柱体的截面图形。分别测量圆柱的三个截面，将三个截面进行连线即可得到一个点云模型，对模型的中间部位进行求圆柱度，即可得到被测工件的圆柱度。
见图1，非接触测量圆柱度仪器包括四个激光位移传感器、直线导轨和步进电机以及测量架。四个直线导轨安装在正方形的支架上，支架的变长可以根据测量工件的尺寸进行调整。测量时通过步进电机带动四个激光位移传感器沿直线导轨的直线运动，在运动的同时控制板记录激光位移传感器的数据，根据采集的数据合成出来所测的截面的图形，如图2。之后移动测量架，如图3，对第一第一测量点4、第二第一测量点5、第三第一测量点6进行分别测量，将三个平面进行连线，即可得出点云模型，对模型进行圆柱度测量，即可得到所测圆柱的圆柱度。
该非接触测量圆柱度仪器不用考虑测量架与测量件的垂直度，可以有一定的斜度。当测量架与圆柱有一定夹角时，扫面的截面将是椭圆，将三个截面的点云进行直线连接，即可得到一第一测量点4、第二第一测量点5、第三第一测量点6的距离的模型，对所述测量模型其中一条直线的中点进行做法面获得截开法面17；在模型的中间位置垂直模型柱面进行切开即可测量得出测量工件的圆柱度。
下面结合非接触测量圆柱度仪器测量点测量方法对本发明作进一步描述。
本发明实施例提供的非接触测量圆柱度仪器测量点测量方法包括：
步骤一，激光位移传感器测量工件表面与测量框架的距离，通过1号步进电机旋转带动同步带进而带动激光位移传感器沿直线导轨移动；并同步记录激光位移传感器的激光位移数据，对记录的激光位移传感器的数据进行融合出第一测量点的截面轮廓点云。
步骤二，如图2所示，2号步进电机旋转带动同步带进而带动测量架移动到第二测量点，重复步骤一上述测量动作得出第二测量点的截面轮廓点云；
步骤三，移动测量架到第三测量点重复步骤二测量动作得出第三测量点的截面轮廓点云。
步骤四，在测量完第一测量点、第二测量点、第三测量点后，将三个截面的点云连线，判断三点是否在一条直线上，不在一条直线判断误差是否大于0.5mm，若大于则舍弃，小于则进行拟合。
步骤一中，通过1号步进电机带动直线导轨的滑块，使四个激光位移传感器进行直线运动，并同步记录四个激光位移的数据，对记录的四个激光位移数据进行点云合成，得到第一测量点圆柱体的截面图形。
步骤三中，第一测量点～第三测量点的间距最小2mm。
步骤四中，三个界面的点云连接完成后得到测量模型(如图4)，对所述测量模型其中一条直线的中点进行做法面，将模型沿法面截开得出的轮廓点云，为被测工件的准确截面，对得到的截面轮廓进行求圆柱度得到工件的圆柱度。
在本发明实施例中，图3是本发明实施例提供的移动测量架测量点位置示意图。
图5是本发明实施例提供的非接触测量圆柱度仪器的结构示意图侧视图。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例
该非接触测量圆柱度仪器工作时，激光位移传感器测量工件表面与测量框架的距离，通过1号步进电机旋转带动同步带进而带动激光位移传感器沿直线导轨移动。步进电机每步进一步采集一次激光位移传感器的数据，通过采集的激光位移传感器的数据进行融合出第一测量点的截面轮廓点云，如图2所示。之后2号步进电机旋转带动同步带进而带动测量架移动到第二测量点，重复上述测量动作得出第二测量点的截面轮廓点云，之后移动测量架到第三测量点重复测量动作得出第三测量点的截面轮廓点云。第一测量点～第三测量点的间距最小2mm，对等间距没有要求。在测量完第一测量点-第三测量点后，将三个截面的点云连线，先判断三点是否在一条直线上，不在一条直线判断误差是否大于0.5mm，若大于则舍弃，小于则进行拟合。三个界面的点云连接完成后得到如图4的模型，对模型其中一条直线的中点进行做法面，将模型沿法面截开得出的轮廓点云即为被测工件的准确截面，对得到的截面轮廓进行求圆柱度即可得到工件的圆柱度。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种非接触式测量圆柱度仪器的测量方法，其特征在于，所述非接触式测量圆柱度仪器的测量方法包括以下步骤：
步骤一，激光位移传感器测量工件表面与测量框架的距离，通过1号步进电机旋转带动同步带进而带动激光位移传感器沿直线导轨移动；并同步记录激光位移传感器的激光位移数据，对记录的激光位移传感器的数据进行融合出第一测量点的截面轮廓点云；
步骤二，2号步进电机旋转带动同步带进而带动测量架移动到第二测量点，重复步骤一上述测量动作得出第二测量点的截面轮廓点云；
步骤三，移动测量架到第三测量点重复步骤二测量动作得出第三测量点的截面轮廓点云；
步骤四，在测量完第一测量点、第二测量点、第三测量点后，将三个截面的点云连线，判断三点是否在一条直线上，不在一条直线判断误差是否大于0.5mm，若大于则舍弃，小于则进行拟合。
2.如权利要求1所述的非接触式测量圆柱度仪器的测量方法，其特征在于，步骤一中，通过1号步进电机带动直线导轨的滑块，使四个激光位移传感器进行直线运动，并同步记录四个激光位移的数据，对记录的四个激光位移数据进行点云合成，得到第一测量点圆柱体的截面图形。
3.如权利要求1所述的非接触式测量圆柱度仪器的测量方法，其特征在于，步骤三中，第一测量点～第三测量点的间距最小2mm。
4.如权利要求1所述的非接触式测量圆柱度仪器的测量方法，其特征在于，步骤四中，三个界面的点云连接完成后得到测量模型，对所述测量模型其中一条直线的中点进行做法面，将模型沿法面截开得出的轮廓点云，为被测工件的准确截面，对得到的截面轮廓进行求圆柱度得到工件的圆柱度。
5.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1～4任意一项所述非接触式测量圆柱度仪器的测量方法。
6.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～4任意一项所述非接触式测量圆柱度仪器的测量方法。
7.一种实现权利要求1所述非接触式测量圆柱度仪器的测量方法的非接触式测量圆柱度仪器，其特征在于，所述非接触式测量圆柱度仪器设置有由直线导轨组成的测量架；
导轨滑块，活动安装在所述测量架的直线导轨上；
激光位移传感器，固定安装在所述导轨滑块上。
8.如权利要求7所述非接触式测量圆柱度仪器，其特征在于，所述测量架的框内位置放置有被测工件。
9.如权利要求7所述非接触式测量圆柱度仪器，其特征在于，所述测量架上设置有位置不同的第一测量点、第二测量点和第三测量点。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112212802A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 首钢集团有限公司 | 一种钢卷轮廓测量装置及测量方法 |
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2019
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